第十章 实验十一 传感器的简单应用.ppt

一、实验目的 1．认识热敏电阻、光敏电阻等传感器的特性． 2．了解传感器在技术上的简单应用． 二、实验原理 传感器能将它感受到的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)．其工作过程是通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定规律转换成便于利用的信号．例如，光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号，热电传感器是利用热敏电阻或金属热电阻将温度信号转换成电信号，转换后的信号经过电子电路的处理就可达到方便检测、自动控制、遥控等各种目的． 传感器工作的原理可用下面框图表示： 三、实验器材 热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等． 四、研究热敏电阻的热敏特性 1．实验步骤 (1)按图实－11－1所示连接好电路， 将热敏电阻绝缘处理． (2)把多用电表置于“欧姆挡”，并 选择适当的量程测出烧杯中没有热 图实－11－1 水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数； (3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记 下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值； (4)将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻 值，并记录． 2．数据处理 (1)根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入下表中，分 析热敏电阻的特性. 　　　次数 待测量 温度(℃) 电阻(Ω) (2)在图实－11－2所示的坐标系中， 粗略地画出热敏电阻的阻值随 温度变化的图线． 图实－11－2 (3)根据实验数据和R－t图线，得出 结论：热敏电阻的阻值随温度的 升高而减小，随温度的降低而增大． 五、研究光敏电阻的光敏特性 1．实验步骤 (1)将光电传感器、多用电表、灯泡、 滑动变阻器按如图实－11－3所 示电路连接好，其中多用电表置 于欧姆“×100”挡； 图实－11－3 (2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数 据； (3)打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变 亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录； (4)用手掌(或黑纸)遮光时电阻值又是多少？并记录． 2．数据处理 把记录的结果填入下表中，根据记录数据分析光敏电阻的 特性. 光照强度 弱 中 强 无光照射 阻值Ω 结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大． 六、注意事项 1．在热敏实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以使 电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温． 2．在光敏实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放 入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上 的光的多少． 3．欧姆表每次换挡后都要重新调零． 七、误差分析 此实验的误差主要来源于温度计和欧姆表的读数． 八、实验改进 对于热敏电阻的特性，可用以 下实验进行： 如图实－11－4所示，将多用电 图实－11－4 表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻Rt的两端相连，这时表针指在某一刻度，观察下述操作下的指针偏转情况： (1)往Rt上擦一些酒精； (2)用吹风机将热风吹向电阻． 实验分析：(1)中指针左偏，说明Rt的阻值增大；酒精蒸发 吸热，热敏电阻的温度降低，所以热敏电阻的阻值随温度 的降低而增大． (2)中指针右偏，说明Rt的阻值减小，而热敏电阻Rt的温度升 高，故热敏电阻的阻值随温度的升高而减小． 优点：改进后的实验简单易操作，学生很快得出结论． [例1]　热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现用伏安法研究电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整．已知常温下待测热敏电阻的阻值约4 Ω～5 Ω.将热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3 V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1 Ω)、直流电压表(内阻约5 kΩ)、滑动变阻器(0～20 Ω)、开关、导线若干． 电阻传感器 (a) 图实－11－5 (1)在图实－11－5(a)中画出实验电路图． (2)根据电路图，在图实－11－5(b)所示的实物图上连线． (3)简要写出完成接线后的主要实验步骤． [解析]　常温下待测热敏电阻的阻 值(约4 Ω～5 Ω)较小，应该选用安 培表外接法．热敏电阻的阻值随温 度的升高而减小，热敏电阻